高質(zhì)量的p型隧道氧化物鈍化觸點(diǎn)(p型TOPCon)是進(jìn)一步提高TOPCon硅太陽(yáng)能電池效率的可行技術(shù)方案。化學(xué)氣相沉積技術(shù)路線可以制備摻雜多晶硅層，成為制備TOPCon結(jié)構(gòu)最有前途的工業(yè)路線之一。美能Poly5000是專為光伏工藝監(jiān)控設(shè)計(jì)的在線POLY膜厚測(cè)試儀，采用領(lǐng)先的微納米薄膜光學(xué)測(cè)量技術(shù)，100%Poly-si沉積工藝監(jiān)控，可對(duì)樣品進(jìn)行快速、自動(dòng)的5點(diǎn)同步掃描。使用Poly5000能夠優(yōu)化多晶硅層膜厚特性，保證電池良率。

TOPCon電池工藝

TOPCon電池工藝一般為：先正面制絨、硼擴(kuò)，再進(jìn)行背面隧穿層、摻雜多晶硅層（Poly-Si）制備，之后再正面Al2O3膜層制備、正反面SiNx膜制備，最后絲印前后電極與燒結(jié)。

TOPCon結(jié)構(gòu)依次為正面SiNx膜、Al2O3膜、P型發(fā)射極（p+）、N型硅片基底、SiO2膜、N型多晶硅薄膜（Poly-Si）、背面SiNx膜。

各膜層的作用

• 正面SiNx薄膜（約75nm）：由于SiNX 富含氫原子，可以在熱處理過(guò)程中對(duì)表面和體內(nèi)的缺陷進(jìn)行化學(xué)鈍化，從而降低表面電子的復(fù)合。同時(shí)由于SiNX 的光學(xué)特性，還可以實(shí)現(xiàn)電池正面和背面減反效果；

• 背面SiNx薄膜：為了避免后續(xù)金屬化燒結(jié)過(guò)程漿料對(duì)膜層的破壞，SiNX 依靠其化學(xué)穩(wěn)定性，主要用于背部膜層的保護(hù)；同時(shí)實(shí)現(xiàn)減反效果；

• Al2O3膜（≤5nm）由于具備較高的負(fù)電荷密度，可以對(duì)P 型半導(dǎo)體如PERC 電池背面和TOPCon 電池的正面提供良好的場(chǎng)效應(yīng)鈍化，即在近表面處增加一層具有高度穩(wěn)定電荷的介質(zhì)膜在表面附近造一個(gè)梯度電場(chǎng)，減少表面電子濃度從而降低表面電子空穴的復(fù)合速率。

• 超薄隧穿層SiO2（<2.0 nm）及N型多晶硅薄膜（100~200nm）：兩者共同形成鈍化接觸結(jié)構(gòu)作為電池背面鈍化層，高摻雜的多晶硅（Poly-Si）層與 N型硅基體之間功函數(shù)差異引起的界面處能帶彎曲，使電子隧穿后有足夠的能級(jí)可以占據(jù)，更易于隧穿；而空穴占據(jù)的價(jià)帶邊緣處于 Poly-Si 的禁帶，不易隧穿，因此超薄氧化層可允許多子電子隧穿而阻擋少子空穴透過(guò)，從而使電子和空穴分離，減少了復(fù)合，在其上沉積一層金屬作為電極就實(shí)現(xiàn)了無(wú)需開孔的鈍化接觸結(jié)構(gòu)。

制備多晶硅層的工藝方法

對(duì)于摻雜多晶硅層，一般有三種制備方法。其中有兩種屬于化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD) 方法：分別是LPCVD法和PECVD法。還有一種濺射法是屬于物理氣相沉積(physical vapor deposition, PVD)方法。

其中，LPCVD能同時(shí)完成氧化層、本征多晶硅層的制備，工業(yè)應(yīng)用技術(shù)非常成熟。制備過(guò)程中僅需要在兩者反應(yīng)中間，加入N2清洗、撿漏、抽真空等操作，即可在同一工步完成氧化層/本征多晶硅膜的制備。

但在LPCVD沉積時(shí)，會(huì)有兩種問(wèn)題。

第一，在制備過(guò)程中，出現(xiàn)在電池的側(cè)面及正面都會(huì)必不可避免的附著隧穿層及多晶硅層，形成包裹。

第二，解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是“去繞鍍”，工藝流程如下：

• HF酸單面清洗，去除繞鍍區(qū)域內(nèi)的磷硅玻璃PSG（即正面、側(cè)面）;

• KOH堿液雙面清洗，去除繞鍍區(qū)域內(nèi)的摻雜多晶硅（即正面、側(cè)面）。背面PSG層起到保護(hù)隧穿氧化層及摻雜多晶硅層作用；

HF酸雙面清洗，去除繞鍍區(qū)域內(nèi)的SiO2（即正面、側(cè)面）、背面PSG；

第二，LPCVD本征摻雜多晶硅工藝，多晶硅膜均勻性差。LPCVD制備的摻雜多晶硅層均勻性在±40%，遠(yuǎn)不及制備本征非晶硅層的均勻性。LPCVD 制備摻雜多晶硅層時(shí)，沉積過(guò)程不受晶片表面上化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的限制，而是受反應(yīng)物向表面?zhèn)鬏數(shù)南拗茣r(shí)，導(dǎo)致膜層均勻性大大下降。解決此問(wèn)題的方法，一般采用先沉積本征多晶硅層，再通過(guò)磷擴(kuò)散或者離子注入的方式，進(jìn)行多晶硅層的磷摻雜。磷擴(kuò)散的方法是以POCl3為氣源，在700-850℃溫度下實(shí)現(xiàn)分解、形成PSG，再在850-900℃、N2環(huán)境下中，保持30分鐘，完成磷原子擴(kuò)散。多晶硅層在高溫?cái)U(kuò)散爐中，能同步實(shí)現(xiàn)多晶硅的晶化處理，形成原子的規(guī)則排列，不需要后續(xù)退火工步。

PECVD鍍膜，也會(huì)產(chǎn)生輕微繞鍍問(wèn)題，但有兩種方式解決。

第一種是清洗繞鍍：根據(jù)PECVD沉積膜原理，硅片置于基片臺(tái)上，側(cè)邊也暴露在反應(yīng)氣體內(nèi)，因此PECVD法制備多晶硅薄膜也會(huì)出現(xiàn)輕微繞鍍現(xiàn)象，但僅在側(cè)邊及硅片正面邊緣處。解決方法是用KOH堿液去除側(cè)邊及正面繞鍍的輕微摻雜多晶硅。因?yàn)镵OH堿液對(duì)摻雜多晶硅層的刻蝕速度約604nm/min，遠(yuǎn)大于對(duì)BSG硼硅玻璃的刻蝕速度，后者約11.4nm/min。因此，采用KOH堿液?jiǎn)蚊媲逑慈コ龘诫s多晶硅層時(shí)，KOH堿液對(duì)BSG的刻蝕可以忽略，BSG硼硅玻璃可對(duì)p+發(fā)射極起保護(hù)作用。剩余的BSG硼硅玻璃及繞鍍的SiO2層，可用HF酸雙面清洗去除。

第二種是減少多晶硅厚度。將沉積的多晶硅厚度從90 nm減少到30 nm，可以減小纏繞的影響。

美能在線Poly膜厚測(cè)試儀

美能Poly5000在線膜厚測(cè)試儀是專為光伏工藝監(jiān)控設(shè)計(jì)，可以對(duì)樣品進(jìn)行快速、自動(dòng)的5點(diǎn)同步掃描，獲得樣品不同位置的膜厚分布信息，可根據(jù)客戶樣品大小定制測(cè)量尺寸。

• 有效光譜范圍320nm~2400nm
• 快速、自動(dòng)的5點(diǎn)同步掃描
• 重復(fù)性精度＜0.5nm
• 超廣測(cè)量范圍20nm~2000nm
• 在線監(jiān)控檢測(cè)實(shí)現(xiàn)零碎片率
• 實(shí)現(xiàn)全程產(chǎn)線自動(dòng)化檢測(cè)、大大節(jié)約檢測(cè)時(shí)間

近年來(lái)，許多公司在利用LPCVD或PECVD和絲網(wǎng)印刷金屬化等成熟的光伏制造工藝，在TOPCon電池的性能提升上進(jìn)行了巨大的努力。美能光伏提出專業(yè)的光學(xué)薄膜測(cè)量解決方案，為幫助企業(yè)在提高工藝技術(shù)中更加得心應(yīng)手，讓光伏行業(yè)發(fā)展速度提升。